BTS « Systèmes Photoniques » Programme de physique-chimie Olivier Sigwarth lycée Saint Louis, Frédéric Willot lycée d’Armentières Séminaire national du 12 novembre 2014

Objectifs de la rénovation du programme de physique-chimie Permettre aux étudiants de connaître et maîtriser des modèles physiques applicables dans une activité professionnelle. Fournir des bases solides sur l’ensemble de l’optique photonique contemporaine. Séminaire BTS SP 12/11/14

Objectifs de la rénovation du programme de physique-chimie Adapter l’enseignement au nouveau public : Contextualisation de l’enseignement. Moins de formalisme mathématique. Plus de simulation / modélisation. Plus d’activités expérimentales. Poursuite de l’acquisitiont des compétences de la démarche expérimentale à la suite de l’enseignement de lycée. Séminaire BTS SP 12/11/14

Nouveaux horaires 4h de cours, 4h de Activités expérimentales / semaine Possibilité de faire 2 séances de 2h d’activités expérimentales. Nécessité d’organiser la progression et les activités pour faire acquérir les connaissances et les compétences aux étudiants. Séminaire BTS SP 12/11/14

Etat d’esprit du nouveau programme En fin de BTS, un étudiant doit avoir acquis les bases de l’optique photonique. Il doit être capable de mobiliser des connaissances et des attitudes pour résoudre un problème lié à son activité professionnelle. Séminaire BTS SP 12/11/14

Etat d’esprit du nouveau programme Pour y parvenir : L’enseignant partira des acquis des étudiants. Utilisation de la liberté pédagogique pour familiariser les étudiants avec les notions d’optique photonique. Enseignement progressif. Notions contextualisées : pas d’optique « hors-sol ». Ouverture sur l’enseignement technologique. Séminaire BTS SP 12/11/14

Etat d’esprit du nouveau programme L’enseignement de physique-chimie est complémentaire de l’enseignement professionnel : Il fournit les outils nécessaires à la compréhension et l’assimilation des gestes et méthodes appris en enseignement technologique. Il forme à la réalisation de montages expérimentaux de façon complémentaire à l’enseignement technologique. Séminaire BTS SP 12/11/14

Les activités expérimentales Objectifs pédagogiques : Découverte de nouvelles notions. Illustration de principes vus en cours. Acquisition des compétences par les étudiants. Quelques idées: Contextualiser les activités expérimentales. Dans la mesure du possible, exploiter les systèmes utilisés en AMOS. Confronter résultats expérimentaux et théorie et / ou simulation. Séminaire BTS SP 12/11/14

Les activités expérimentales Compétences à valider : S’approprier : formuler une problématique de manière scientifique Analyser : mobiliser des connaissances ou proposer un moyen de répondre à la problématique. Réaliser : réaliser un montage et faire des mesures dans les règles de l’art. Valider : analyse des résultats. Communiquer : faire un compte-rendu écrit, rendre compte à l'oral Etre autonome, faire preuve d’initiative. Séminaire BTS SP 12/11/14

Les activités expérimentales Détermination des incertitudes sur les mesures et sur les résultats obtenus. Cette compétence doit être maîtrisée par le futur technicien supérieur « systèmes photoniques ». Séminaire BTS SP 12/11/14

Applications métier Introduire l’enseignement par des application de systèmes photoniques professionnels. Le rendre ainsi plus concret. L’étudiant doit comprendre les gestes qu’il apprend, ainsi que le principe des systèmes photoniques qu’il mettra en œuvre dans sa vie professionnelle. Un principe physique ne doit pas être associé par l’étudiant à un système photonique unique : la transférabilité des connaissances est un enjeu important. Séminaire BTS SP 12/11/14

Applications métier Exemple : Système de PIV (Vélocimétrie par Images de Particules): Lasers Interférences Modulation de signal Optique géométrique Capteur Photométrie Vision industrielle Séminaire BTS SP 12/11/14

Applications métier: Imagerie par microscopie confocale: Lasers Interaction matière rayonnement Miroir dichroique Optique géométrique pour système de balayage galvanométrique Capteur Photométrie Séminaire BTS SP 12/11/14

Applications métier On ne peut pas forcément traiter tout un chapitre avec une seule application métier. Il est recommandé de traiter le cours par chapitres classiques plutôt que comme la juxtaposition d’applications métiers. On pourra cependant parler par anticipation de certains thèmes grâce aux applications métiers. Séminaire BTS SP 12/11/14

Nouveau programme Contraintes : Les industriels demandent que le technicien supérieur ait des bases dans tous les domaines de l’optique photonique contemporaine. Il n’était pas possible de faire la somme des programmes de GOOI et de GOP et en plus d’ajouter des compétences nouvelles. La formation en optique géométrique devient moins poussée qu’en GOOI, et celle en optique ondulatoire et lasers devient moins poussée qu’en GOP. Il est important que le contenu soit bien maîtrisé à un niveau BTS. Séminaire BTS SP 12/11/14

Nouveau programme Le programme détaille les capacités attitudes et connaissances exigibles Les capacités sont exprimées à l’aide de verbes d’action qui déterminent le niveau d’approfondissement de la compétence. Séminaire BTS SP 12/11/14

Nouveau programme Optique géométrique : Lois de Descartes Objets et images. Image par réfraction : dioptre plan, prisme, dioptre sphérique. Image par réflexion. Systèmes centrés. Lentilles minces. Association de deux lentilles minces. Séminaire BTS SP 12/11/14

Nouveau programme Focométrie. Aberrations des systèmes optiques. Généralités sur les appareils d’optique. Séminaire BTS SP 12/11/14

Nouveau programme Optique ondulatoire : Propagation d’une onde libre. Optique guidée (aussi capteurs FO). Interférences lumineuses (inclut le dépôt de couches minces, l’interférométrie de speckle et l’holographie). Diffraction, réseau. Polarisation (les constructions d’Huygens ne sont plus au programme, mais il y a des choses élémentaires sur l’ellipsométrie et les cristaux liquides). Séminaire BTS SP 12/11/14

Nouveau programme Interaction photon-matière (inclut spectroscopie, optique non-linéaire et transfert thermique par rayonnement absorbé). Photométrie et radiométrie (définition des grandeurs, signification à retrouver grâce aux unités, pas de calcul d’angles solides). Sources lumineuses. Sources laser. Détecteurs de lumière. Colorimétrie (couleur des objets, synthèses additive et soustractive, représentation graphique). Nano-optique (notions élémentaires). Séminaire BTS SP 12/11/14

Compétences transversales Analyse de documents : à maîtriser. Utilisation de l’anglais : le technicien supérieur doit connaître les termes anglais relevant de son domaine et savoir lire un catalogue ou une fiche constructeur. Ordres de grandeurs : il est indispensable que les étudiants connaissent les ordres de grandeurs en optique (longueur d’onde dans le visible, diamètre du cœur d’une fibre optique etc.) Simulation : les logiciels de simulation (tracé de rayons, dépôts de couches minces etc.) doivent être connus. La simulation est complémentaire de l’analyse théorique et de l’expérimentation. Séminaire BTS SP 12/11/14

Evaluation Sous-épreuve E 4-1 : « Pré-étude et modélisation d’un système optique » de l’épreuve E-4 « Etude d’un système optique ». Durée : 2,5 h ; Coefficient : 2. Support commun avec E 4-2 « Conception et industrialisation d’un système optique ». Intéressant de faire porter l’épreuve sur un grand nombre de chapitres. Séminaire BTS SP 12/11/14

Rôle du professeur de physique-chimie Cours et Activités expérimentales de physique-chimie. Participer à la rédaction de sujet et correction d’épreuves de physique-chimie. Selon les besoin des centres : participer à l’enseignement et à l’évaluation de l’AMOS. Selon les besoins des centres : participer à l’enseignement de projet, mais pas à l’évaluation. Séminaire BTS SP 12/11/14

MERCI DE VOTRE ATTENTION Images issues des sites internet: http://idex.u-bordeaux.fr/News/enews-IdEx-Bordeaux-juin-2014-4/La-filiere-Optique-photonique- lasers,i4556.html http://www.ast.obs-ip.fr/users/rieutord/agregation/photos.html www.fast.u-psud.fr/~moisy/teaching/TEA_slides.pdf http://mellesgriot.com/ http://www.imrb.u-pec.fr/plateformes/plateforme-imagerie/presentation-de-la-plateforme-imagerie- 226817.kjsp http://www.physics.emory.edu/faculty/weeks//confocal/ http://www.jklasers.com/fiber-lasers